近日，西北工业大学生命学院尹大川教授、邓旭东副教授在生物医用高分子材料表面改性领域取得进展，制备出一种稳定、通用的新型亲水防污涂层，相关研究成果以“Super stable coating based on ovalbumin and tannic acid for hydrophilic and antibacterial functionalization of polymer materials”为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces上。

  高分子材料的表面改性在生物医学实际应用中至关重要，它可以赋予材料高效、耐用和低感染风险、良好生物相容性等新特性，因此寻求一种简便、快速、反应条件温和且绿色的手段以实现优化的表面改性是该领域的迫切需求。单宁酸（TA）是一种天然多酚化合物，具有包括化学键配位、离子还原、抗菌、抗氧化、亲水等广泛功能。虽然TA可以通过各种物理/化学相互作用稳定地吸附在多种表面，但对于惰性的疏水高分子材料表面而言，TA的锚定能力较差。卵清蛋白（OVA）是蛋清中的主要蛋白质，分子量为44.5kDa，由385个氨基酸残基组成，其中约50%是疏水性的。TA和OVA可在室温下通过分子间相互作用形成稳定的复合物。

  基于此，本研究提出利用两步浸渍法实现疏水高分子材料表面改性：首先在高分子材料表面形成OVA预涂层，再通过OVA与TA的分子间相互作用将TA牢固的锚定在材料表面，形成OVA/TA复合涂层。微观形貌表征结果显示该涂层具有高度的均匀性（整体起伏<3 nm），厚度约100 nm（图1）。

图1.OVA/TA复合涂层的微观形貌。

  不同基底材料上的OVA/TA复合涂层均表现出高度的亲水性和稳定性（图2）；并能够有效抵抗多种细菌的粘附，进一步的纳米力学测试表明，OVA/TA涂层可显著降低微生物与材料表面间的粘附力（图3）。

图2.OVA/TA复合涂层的亲水性和稳定性测试。

图3.OVA/TA复合涂层防细菌污染实验。

  体外血液循环实验表明，涂覆于人工血管内壁上的OVA/TA除抵抗微生物粘附外，还能有效抵抗血液组分的粘附；经20天血液循环试验，含OVA/TA涂层的人工血管能够维持原有血流速度的90%（图4）。

图4.OVA/TA复合涂层的体外血液循环试验。

  对OVA/TA涂层进一步改进，通过OVA与TA的协同还原性可制备负载纳米银的“杀伤-释放”OVA/TA-AgNPs复合涂层。该涂层不仅能够杀死接触到材料表面的微生物，还能将微生物残骸释放出来，从而维持材料表面的相对清洁，延长涂层使用寿命（图5）。

图5.OVA/TA-AgNPs三元复合涂层的“杀伤-释放”性能。(a-c) E.coli of first, second and third cycle; (d-f) S. aureus of first, second and third cycle

  西北工业大学生命学院王雪霆博士为该论文的第一作者，邓旭东副教授和尹大川教授为共同通讯作者，湖北大学杨世辉教授和王霞副教授在实验和计算方面给予了支持与帮助。该研究工作受到国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室开放课题等项目的资助。

  全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c21624